CN106355165B - 指纹数据的采集方法及装置 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种指纹数据的采集方法及装置，所述方法包括：确定发射超声波的第一时间点与接收超声波在第一方向上由于手指遮挡返回的超声波回波的第二时间点之间的第一时间间隔；基于第一时间间隔确定超声波收发模块在所述第一方向上到手指的第一距离；确定所述第一时间点与接收所述超声波在第二方向上由于手指遮挡返回的超声波回波的第三时间点之间的第二时间间隔；基于第二时间间隔确定所述超声波收发模块在所述第二方向上到手指的第二距离；基于第一距离、第一方向与第二方向之间的夹角以及第二距离确定与指纹上待采集点对应的距离差值；基于距离差值确定指纹数据。本公开技术方案可以提高移动设备的美观以及延长指纹识别功能的使用时间。

Description

指纹数据的采集方法及装置

技术领域

本公开涉及传感器技术领域，尤其涉及一种指纹数据的采集方法及装置。

背景技术

随着互联网以及移动支付的普及，个人信息安全变得越来越重要，基于人体指纹识别的指纹识别技术开始应用在移动设备上，并为移动设备上的个人信息安全保驾护航。

相关技术中，移动设备上采用的指纹识别技术为基于电容式传感器的指纹识别技术，由于电容式传感器穿透能力弱，无法穿透移动设备显示屏的覆盖玻璃，因此，通常需要在移动设备表面的设定位置处开孔，以容纳电容式传感器。当在移动设备的表面开孔时，会影响移动设备在视觉上的美感；用户将手指紧贴电容式传感器时，由于手指会触摸电容式传感器，因此会磨损电容式传感器的表面，进而降低电容式传感器的使用寿命。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开实施例提供一种指纹数据的采集方法及装置，用以提高移动设备的美观以及延长指纹识别功能的使用时间。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种指纹数据的采集方法，可包括：

确定发射超声波的第一时间点与接收所述超声波在第一方向上由于手指遮挡返回的超声波回波的第二时间点之间的第一时间间隔；其中，所述第一方向为超声波收发模块垂直于显示屏的方向；

基于所述第一时间间隔确定所述超声波收发模块在所述第一方向上到手指的第一距离；

确定所述第一时间点与接收所述超声波在第二方向上由于手指遮挡返回的超声波回波的第三时间点之间的第二时间间隔；其中，所述第二方向为指纹上待采集点与所述超声波收发模块所在的方向；

基于所述第二时间间隔确定所述超声波收发模块在所述第二方向上到手指的第二距离；

基于所述第一距离、所述第一方向与所述第二方向之间的夹角以及所述第二距离确定与所述指纹上待采集点对应的距离差值；

基于所述距离差值确定指纹数据。

在一实施例中，所述基于所述距离差值确定指纹数据可包括：

基于全部待采集点对应的全部距离差值，确定第一数组；所述第一数组中的每一个元素对应一个距离差值；

对所述第一数组中的每一个元素进行归一化处理，得到第二数组，所述第二数组中每一个元素的大小位于预设范围内；

将所述第二数组中的全部元素进行二值化处理，得到第三数组；

基于所述第三数组确定指纹数据。

在一实施例中，所述基于所述第三数组确定指纹数据可包括：

确定所述第三数组中是否存在异常元素；所述异常元素为所述第三数组中非连续的数据；

若存在异常元素，替换所述第三数组中的所述异常元素，得到指纹数据；

若不存在异常元素，将所述第三数组中的元素确定为所述指纹数据。

在一实施例中，所述基于所述第一距离、所述第一方向与所述第二方向之间的夹角以及所述第二距离确定与所述指纹上待采集点对应的距离差值，可包括：

基于所述第一距离以及所述第一方向与所述第二方向之间的夹角确定第三距离；所述第三距离为所述超声波收发模块在所述第二方向上到所述指纹上待采集点的参考距离；

基于所述第二距离以及所述第三距离确定与所述指纹上待采集点对应的距离差值。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种指纹数据的采集装置，可包括：

第一时间间隔确定模块，被配置为确定发射超声波的第一时间点与接收所述超声波在第一方向上由于手指遮挡返回的超声波回波的第二时间点之间的第一时间间隔；其中，所述第一方向为超声波收发模块垂直于显示屏的方向；

第一距离确定模块，被配置为基于所述第一时间间隔确定模块确定的所述第一时间间隔确定所述超声波收发模块在所述第一方向上到手指的第一距离；

第二时间间隔确定模块，被配置为确定所述第一时间点与接收所述超声波在第二方向上由于手指遮挡返回的超声波回波的第三时间点之间的第二时间间隔；其中，所述第二方向为指纹上待采集点与所述超声波收发模块所在的方向；

第二距离确定模块，被配置为基于所述第二时间间隔确定模块确定的所述第二时间间隔确定所述超声波收发模块在所述第二方向上到手指的第二距离；

距离差值确定模块，被配置为基于所述第一距离确定模块确定的所述第一距离、所述第一方向与所述第二方向之间的夹角以及所述第二距离确定模块确定的所述第二距离确定与所述指纹上待采集点对应的距离差值；

第一指纹数据确定模块，被配置为基于所述距离差值确定模块确定的所述距离差值确定指纹数据。

在一实施例中，所述第一指纹数据确定模块可包括：

第一数组确定子模块，被配置为基于全部待采集点对应的全部距离差值，确定第一数组；所述第一数组中的每一个元素对应一个距离差值；

第二数组确定子模块，被配置为对所述第一数组确定子模块确定的所述第一数组中的每一个元素进行归一化处理，得到第二数组，所述第二数组中每一个元素的大小位于预设范围内；

第三数组确定子模块，被配置为将所述第二数组确定子模块确定的所述第二数组中的全部元素进行二值化处理，得到第三数组；

第一指纹数据确定子模块，被配置为基于所述第三数组确定子模块确定的所述第三数组确定指纹数据。

在一实施例中，所述第一指纹数据确定子模块可包括：

异常元素确定子模块，被配置为确定所述第三数组确定子模块确定的所述第三数组中是否存在异常元素；所述异常元素为所述第三数组中非连续的数据；

第二指纹数据确定子模块，被配置为若存在异常元素，替换所述第三数组确定子模块确定的所述第三数组中的所述异常元素，得到指纹数据；

第三指纹数据确定子模块，被配置为若不存在异常元素，将所述第三数组确定子模块确定的所述第三数组中的元素确定为所述指纹数据。

在一实施例中，所述距离差值确定模块可包括：

第三距离确定子模块，被配置为基于所述第一距离确定模块确定的所述第一距离以及所述第一方向与所述第二方向之间的夹角确定第三距离；所述第三距离为所述超声波收发模块在所述第二方向上到所述指纹上待采集点的参考距离；

距离差值确定子模块，被配置为基于所述第二距离确定模块确定的所述第二距离以及所述第三距离确定子模块确定的所述第三距离确定与所述指纹上待采集点对应的距离差值。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种指纹数据的采集装置，可包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为：

确定发射超声波的第一时间点与接收所述超声波在第一方向上由于手指遮挡返回的超声波回波的第二时间点之间的第一时间间隔；其中，所述第一方向为超声波收发模块垂直于显示屏的方向；

基于所述第一时间间隔确定所述超声波收发模块在所述第一方向上到手指的第一距离；

确定所述第一时间点与接收所述超声波在第二方向上由于手指遮挡返回的超声波回波的第三时间点之间的第二时间间隔；其中，所述第二方向为指纹上待采集点与所述超声波收发模块所在的方向；

基于所述第二时间间隔确定所述超声波收发模块在所述第二方向上到手指的第二距离；

基于所述第一距离、所述第一方向与所述第二方向之间的夹角以及所述第二距离确定与所述指纹上待采集点对应的距离差值；

基于所述距离差值确定指纹数据。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：在本公开中，移动设备可以基于显示屏下的超声波收发模块来实现对用户指纹的超声波采集，由于超声波可以位于移动设备的显示屏下，不需要移动设备在表面设孔，因此，不会影响移动设备的美观；当需要进行指纹识别时，用户只需将手指紧贴显示屏即可，由于不会触摸到超声波收发模块，因此不会磨损超声波收发模块，也不会降低超声波收发模块的使用寿命。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的指纹数据的采集方法的流程图。

图2A是根据一示例性实施例示出的指纹数据的采集方法的应用场景图一。

图2B是根据一示例性实施例示出的指纹数据的采集方法的应用场景图二。

图3是根据一示例性实施例示出的步骤105的流程图。

图4是根据一示例性实施例示出的步骤106的流程图。

图5是根据另一示例性实施例示出的步骤404的流程图。

图6是根据一示例性实施例示出的一种指纹数据的采集装置的框图。

图7是根据一示例性实施例示出的另一种指纹数据的采集装置的框图。

图8是根据一示例性实施例示出的再一种指纹数据的采集装置的框图。

图9是根据一示例性实施例示出的再一种指纹数据的采集装置的框图。

图10是根据一示例性实施例示出的一种适用于指纹数据的采集装置的框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的全部实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是根据一示例性实施例示出的指纹数据的采集方法的流程图，图2A是根据一示例性实施例示出的指纹数据的采集方法的应用场景图一，图2B是根据一示例性实施例示出的指纹数据的采集方法的应用场景图二。该实施例可以应用于移动设备(例如：智能手机、平板电脑)上，包括以下步骤：

步骤101：确定发射超声波的第一时间点与接收超声波在第一方向上由于手指遮挡返回的超声波回波的第二时间点之间的第一时间间隔；其中，第一方向为超声波收发模块垂直于显示屏的方向。

请参见图2A，移动设备可以包括显示屏21以及移动设备主体22，在显示屏21和移动设备主体22之间可以设有超声波收发模块23。超声波收发模块23可以向紧贴显示屏21的手指24发送超声波，并接收由于手指24的遮挡返回的超声波回波。

需要说明的是，图2A所示的应用场景图仅为示例性举例，图2A所示的显示屏21的厚度理论上小于移动设备主体22的厚度，超声波收发模块23相对于移动设备主体22的尺寸理论上应小于图2A所示的相对尺寸。

在本公开中，移动设备可以确定发射超声波的第一时间点与接收该超声波在第一方向上由于手指遮挡返回的超声波回波的第二时间点之间的第一时间间隔，其中，第一方向为超声波收发模块垂直于显示屏的方向。

请参见图2B，指纹241可以为紧贴显示屏21的手指的指纹。在超声波收发模块23发射超声波的过程中，移动设备可以记录发射超声波的第一时间点，以及记录接收该超声波在第一方向上由于手指24的遮挡返回的超声波回波的第二时间点，其中，该第一方向可以为超声波收发模块23垂直于显示屏21的方向，在记录了第一时间点和第二时间点后，移动设备可以确定第一时间点与第二时间点之间的第一时间间隔。

在一个实施例中，上述第一时间间隔可以为第一时间点与第二时间点之间差值的绝对值。

步骤102：基于第一时间间隔确定超声波收发模块在第一方向上到手指的第一距离。

在本公开中，移动设备可以基于上述第一时间间隔确定超声波收发模块在第一方向上到手指的第一距离。

在确定了第一时间间隔后，移动设备可以基于第一时间间隔和超声波在显示屏中的波速确定超声波收发模块在第一方向上到手指的第一距离。

请继续参见图2B，例如，超声波收发模块23发射的超声波在第一方向上传输时，可以在A点遇到手指24的遮挡，则上述第一时间间隔可以为超声波从超声波收发模块23到A点的传输时间的两倍，上述确定的第一时间间隔可以为t₁，超声波在显示屏中的波速可以为c，则超声波收发模块23与A点的距离，即第一距离h₁可以为：

步骤103：确定第一时间点与接收超声波在第二方向上由于手指遮挡返回的超声波回波的第三时间点之间的第二时间间隔；其中，第二方向为指纹上待采集点与超声波收发模块所在的方向。

在本公开中，移动设备可以确定接收超声波在第二方向上由于手指遮挡返回的超声波回波的第三时间点，其中，第二方向可以为指纹上待采集点与超声波收发模块所在的方向。然后，移动设备可以基于第三时间点以及上述第一时间点确定第二时间间隔。

请继续参见图2B，例如，指纹241上的B点可以为待采集点，则上述第二方向可以为指纹待采集点B点与超声波收发模块23所在的方向，上述第三时间点可以为接收超声波在第二方向上由于待采集点B点的遮挡返回的超声波回波的时间点。

在得到第一时间点与第三时间点后，移动设备可以确定第二时间间隔，其中，第二时间间隔可以为第一时间点与第三时间点的差值的绝对值。

步骤104：基于第二时间间隔确定超声波收发模块在第二方向上到手指的第二距离。

在本公开中，移动设备可以基于上述第二时间间隔确定超声波收发模块在第二方向上到手指的第二距离。

请继续参见图2B，例如，B点可以为指纹241上的待采集点，则上述第二时间间隔可以为超声波从超声波收发模块23到待采集点B点的传输时间的两倍，上述确定的第二时间间隔可以为t₂，则超声波收发模块23到待采集点B点的距离，即第二距离h₂可以为

步骤105：基于第一距离、第一方向与第二方向之间的夹角以及第二距离确定与指纹上待采集点对应的距离差值。

在本公开中，移动设备可以在确定第一方向与第二方向之后，确定第一方向与第二方向之间的夹角，其中，该夹角通常可以为锐角。在确定了第一方向与第二方向之间的夹角后，移动设备可以基于第一距离、第一方向与第二方向之间的夹角以及第二距离确定与指纹上待采集点对应的距离差值。

请继续参见图2B，例如，第一方向和第二方向之间的夹角可以为θ，则移动设备可以基于第一距离h₁、第二距离h₂以及第一方向和第二方向之间的夹角θ来确定与指纹待采集点B点对应的距离差值。该距离差值可以为Δl_B，则Δl_B可以为

步骤106：基于距离差值确定指纹数据。

在本公开中，移动设备可以基于指纹上待采集点对应的距离差值确定指纹数据。

在一个实施例中，移动设备可以将指纹上全部待采集点对应的全部距离差值确定为指纹数据。

由上述实施例可知，在本公开中，移动设备可以基于显示屏下的超声波收发模块来实现对用户指纹的超声波采集，由于超声波可以位于移动设备的显示屏下，不需要移动设备在表面设孔，因此，不会影响移动设备的美观；当需要进行指纹识别时，用户只需将手指紧贴显示屏即可，由于不会触摸到超声波收发模块，因此不会磨损超声波收发模块，也不会降低超声波收发模块的使用寿命。

下面以具体实施例来说明本公开实施例提供的技术方案。

图3是根据一示例性实施例示出的步骤105的流程图，该实施例应用于移动设备上，包括以下步骤：

步骤301：基于第一距离以及第一方向与第二方向之间的夹角确定第三距离；第三距离为超声波收发模块在第二方向上到指纹上待采集点的参考距离。

在本公开中，移动设备可以先基于上述第一距离以及上述第一方向与第二方向之间的夹角确定第三距离，其中，第三距离可以为超声波收发模块在第二方向上到指纹待采集点的参考距离。

请继续参见图2B，例如，超声波收发模块23发射的超声波在第一方向上传输时，可以在A点遇到手指24的遮挡，则移动设备可以基于A点确定指纹参考线，即图2B中与显示屏21平行的虚线，然后，移动设备可以确定第一方向与第二方向之间的夹角θ，以及第一距离h₁，并根据夹角θ以及第一距离h₁计算得出超声波收发模块23在第二方向上到指纹待采集点B的参考距离，即第三距离

步骤302：基于第二距离以及第三距离确定与指纹上待采集点对应的距离差值。

在本公开中，移动设备在确定了第三距离后，可以基于第二距离以及第三距离确定与指纹上待采集点对应的距离差值。

请继续参见图2B，与待采集点B点对应的距离差值Δl_B可以为Δl_B＝h₂-h₃，即

由上述实施例可知，在本公开中，移动设备可以基于手指在第一方向上对超声波的遮挡点来确定指纹参考线，然后，移动设备可以基于指纹上待采集点到超声波收发模块的距离以及指纹参考线上与待采集点对应的参考点到超声波收发模块的距离的差值来确定指纹上的待采集点基于指纹参考线的波动情况，并基于该波动情况确定指纹数据，以完成对指纹数据的采集。

在本公开中，位于移动设备显示屏下的超声波收发模块可以实现对用户指纹数据的采集，因此，不需要在移动设备的表面设孔来容纳指纹传感器，也不会影响移动设备的美观；当需要进行指纹识别时，用户只需将手指紧贴显示屏即可，由于不会触摸到超声波收发模块，因此不会磨损超声波收发模块，也不会降低超声波收发模块的使用寿命。

图4是根据一示例性实施例示出的步骤106的流程图，该实施例应用于移动设备上，包括以下步骤：

步骤401：基于全部待采集点对应的全部距离差值，确定第一数组；第一数组中的每一个元素对应一个距离差值。

在本公开中，移动设备可以确定全部待采集点对应的全部距离差值，具体地，移动设备可以基于上述步骤105所示的实施例来确定全部待采集点对应的全部距离差值，本公开在此不再赘述。在确定了全部待采集点对应的全部距离差值后，移动设备可以基于全部待采集点的全部距离差值确定第一数组，其中，第一数组中的每一个元素对应一个距离差值。

在一个实施例中，移动设备可以在接收超声波由于指纹上待采集点的遮挡返回的超声波回波时，记录并保存待采集点在指纹上的位置。在确定待采集点对应的距离差值后，移动设备可以基于待采集点在指纹上的位置来确定与待采集点对应的距离差值在第一数组中的位置。

在一个实施例中，图2B中的指纹待采集点B点可以为指纹241从上到下第4行，从左到右第50个待采集点，则与B点对应的距离差值Δl_B可以为第一数组中第4行第50列的元素。

需要说明的是，第一数组可以为二维数组，第一数组中的元素可以为正数，也可以为负数。

步骤402：对第一数组中的每一个元素进行归一化处理，得到第二数组，第二数组中每一个元素的大小位于预设范围内。

在本公开中，移动设备在确定第一数组后，可以对第一数组中的每一个元素进行归一化处理，得到第二数组，第二数组中的每一个元素的大小位于预设范围内。其中，该预设范围可以由用户自定义设置，例如，可以为[0，1]，本公开对此不做限制。

需要说明的是，当第一数组为二维数组时，移动设备对第一数组中的全部元素可以有如下两种归一化处理方式：方式(一)：依次对第一数组中的每行元素进行归一化处理，直到完成对第一数组中的全部元素的归一化处理；方式(二)：统一对第一数组中的所有元素进行归一化处理。

下面以移动设备根据方式(二)的归一化处理方式对第一数组中的全部元素进行归一化处理为例，详细说明移动设备对第一数组中的全部元素进行归一化处理的一种实现过程：

移动设备可以从第一数组中的全部元素中分别获取数值最大的元素，以及数值最小的元素，其中，上述数值最大的元素的绝对值可以大于数值最小的元素的绝对值，也可以小于或等于数值最小的元素的绝对值。在从第一数组中获取数值最大的元素以及数值最小的元素后，移动设备可以确定数值最大的元素与数值最小的元素的差值(可称为第一差值)，其中，第一差值可以为正数。然后，移动设备可以依次获取第一数组中的全部元素，并确定获取到的元素与上述数值最小的元素之间的差值(可称为第二差值)，移动设备可以将第二差值与第一差值的比值作为对应待采集点的对应归一化处理值。

需要说明的是，由于第二差值小于或等于第一差值，且第二差值以及第一差值不为负数，因此，当移动设备基于上述实现过程确定指纹上的全部待采集点对应的归一化处理值时，得到的全部待采集点对应的全部归一化处理值皆位于取值范围[0，1]内。

请继续参见图2B，与指纹待采集点B点对应的差值数据Δl_B可以为上述第一数组中的元素，移动设备从上述第一数组中获取到的数值最大的元素为ΔL_MAX，数值最小的元素为ΔL_MIN，则移动设备在对Δl_B做归一化处理后，可以得到与指纹待采集点B点对应的归一化处理值V_B，其中，V_B可以为

在本公开中，当第一数组为二维数组时，基于对第一数组进行归一化处理得到的第二数组也可以为二维数组。

步骤403：将第二数组中的全部元素进行二值化处理，得到第三数组。

在本公开中，移动设备可以将第二数组中的全部元素进行二值化处理，得到第三数组。

移动设备在对第二数组进行二值化处理的过程中，可以先确定分割阈值，其中，可以根据现有的分割阈值确定方法，如最佳阈值法等，来确定分割阈值，为了尽可能地让第二数组中的元素均匀分布在分割阈值的两侧，以达到最佳的二值化处理效果，移动设备也可以将若干个现有分割阈值确定方法进行组合，并基于组合后的分割阈值确定方法来确定分割阈值，本公开对此不做限制。

需要说明的是，当第二数组为二维数组时，移动设备对第二数组中的全部元素可以有如下两种二值化处理方式：方式(一)：依次对第二数组中的每行元素进行二值化处理，直到完成对第二数组中的全部元素的二值化处理；方式(二)：统一对第二数组中的所有元素进行二值化处理。

下面以移动设备根据方式(二)的二值化处理方式对第二数组中的全部元素进行二值化处理为例，详细说明移动设备对第二数组进行二值化处理的一种实现过程：

移动设备可以先确定分割阈值，并在确定分割阈值后，确定在第二数组中的元素大于分割阈值的情况下的取值，以及不大于分割阈值的情况下的取值；或确定在第二数组中的元素小于分割阈值的情况下的取值，以及不小于分割阈值情况下的取值。然后，移动设备可以依次获取第二数组中的全部元素，并将获取到的元素与分割阈值进行比较，移动设备可以基于获取到的元素与分割阈值的比较结果为该元素赋予对应的值。

在一个实施例中，例如，第二数组可以为a[3][6]＝{0.6，0.6，0.8，0.4，0.8，0.7}，{0.1，0.3，0.4，0.6，0.7，0.9}，{0.3，0.4，0.5，0.5，0.4，0.3}，则移动设备基于分割阈值确定方法确定的分割阈值可以为0.5，移动设备在对第二数组中的全部元素进行二值化处理的过程中，如果从第二数组中获取到的元素小于分割阈值0.5，则可以为该元素赋值0；如果从第二数组中获取到的元素不小于分割阈值0.5时，则可以为该元素赋值1。则移动设备在完成对第二数组中的全部元素的二值化处理后，得到的第三数组可以为a[3][6]＝{1，1，1，0，1，1}，{0，0，0，1，1，1}，{0，0，1，1，0，0}。

需要说明的是，上述所示的第二数组仅为示例性举例，在实际应用中，移动设备确定的第二数组的元素个数在理论上应明显多于上述实施例中的第二数组的元素个数，故上述示例的第二数组并不能限制本公开。

步骤404：基于第三数组确定指纹数据。

在得到第三数组后，移动设备可以基于第三数组确定指纹数据。

在一个实施例中，移动设备确定的第三数组可以为a[3][6]＝{1，1，1，0，1，1}，{0，0，0，1，1，1}，{0，0，1，1，0，0}，则可以确定指纹数据为a[3][6]＝{1，1，1，0，1，1}，{0，0，0，1，1，1}，{0，0，1，1，0，0}。

由上述实施例可知，移动设备可以在基于第一距离、第二距离以及第一方向与第二方向之间的夹角确定与指纹上全部待采集点对应的全部距离差值后，对全部距离差值进行归一化处理以及二值化处理，以得到易于提取指纹特征的指纹数据。

在本公开中，位于移动设备显示屏下的超声波收发模块可以实现对用户指纹数据的采集，因此，不需要在移动设备的表面设孔来容纳指纹传感器，也不会影响移动设备的美观；当需要进行指纹识别时，用户只需将手指紧贴显示屏即可，由于不会触摸到超声波收发模块，因此不会磨损超声波收发模块，也不会降低超声波收发模块的使用寿命。

请参见图5，为根据一示例性实施例示出的步骤404的流程图。该实施例应用于移动设备上，包括以下步骤：

步骤501：确定第三数组中是否存在异常元素，若存在异常元素，执行步骤502；若不存在异常元素，执行步骤503；异常元素为第三数组中非连续的数据。

在本开中，移动设备可以确定上述第三数组中是否存在异常元素，其中，异常元素可以为第三数组中非连续的数据。

具体地，移动设备可以确定连续个数阈值，其中，当连续相同的元素的个数大于或等于连续个数阈值时，可以确定该若干个连续相同的元素不为异常元素；当连续相同的元素的个数小于连续个数阈值时，可以确定该若干个连续相同的元素为异常元素。

在一个实施例，连续个数阈值可以为2，则当第三数组为a[3][6]＝{1，1，1，0，1，1}，{0，0，0，1，1，1}，{0，0，1，1，0，0}时，移动设备可以确定第三数组第1行第4个的元素0为异常元素。

步骤502：若存在异常元素，替换第三数组中的异常元素，得到指纹数据。

在本公开中，若移动设备确定第三数组中存在异常元素，则移动设备可以替换第三数组中的异常元素，得到指纹数据。

具体地，移动设备可以在确定第三数组中的异常元素后，将该异常元素替换为与其相邻的元素。

在一个实施例中，第三数组可以为a[3][6]＝{1，1，1，0，1，1}，{0，0，0，1，1，1}，{0，0，1，1，0，0}，且第三数组中第1行第4个元素0为异常元素，则移动设备可以将该异常元素0替换为第1行第3个元素1或第1行第5个元素1，得到替换异常元素后的第三数组a[3][6]＝{1，1，1，1，1，1}，{0，0，0，1，1，1}，{0，0，1，1，0，0}。

步骤503：若不存在异常元素，将第三数组中的元素确定为指纹数据。

由上述实施例可知，移动设备可以对提取到的指纹数据中的异常元素进行替换，得到易于识别的指纹数据。

在本公开中，位于移动设备显示屏下的超声波收发模块可以实现对用户指纹数据的采集，因此，不需要在移动设备的表面设孔来容纳指纹传感器，也不会影响移动设备的美观；当需要进行指纹识别时，用户只需将手指紧贴显示屏即可，由于不会触摸到超声波收发模块，因此不会磨损超声波收发模块，也不会降低超声波收发模块的使用寿命。

图6是根据一示例性实施例示出的一种指纹数据的采集装置的框图。如图6所示，指纹数据的采集装置包括：

第一时间间隔确定模块610，被配置为确定发射超声波的第一时间点与接收所述超声波在第一方向上由于手指遮挡返回的超声波回波的第二时间点之间的第一时间间隔；其中，所述第一方向为超声波收发模块垂直于显示屏的方向；

第一距离确定模块620，被配置为基于所述第一时间间隔确定模块确定的所述第一时间间隔确定所述超声波收发模块在所述第一方向上到手指的第一距离；

第二时间间隔确定模块630，被配置为确定所述第一时间点与接收所述超声波在第二方向上由于手指遮挡返回的超声波回波的第三时间点之间的第二时间间隔；其中，所述第二方向为指纹上待采集点与所述超声波收发模块所在的方向；

第二距离确定模块640，被配置为基于所述第二时间间隔确定模块确定的所述第二时间间隔确定所述超声波收发模块在所述第二方向上到手指的第二距离；

距离差值确定模块650，被配置为基于所述第一距离确定模块确定的所述第一距离、所述第一方向与所述第二方向之间的夹角以及所述第二距离确定模块确定的所述第二距离确定与所述指纹上待采集点对应的距离差值；

第一指纹数据确定模块660，被配置为基于所述距离差值确定模块确定的所述距离差值确定指纹数据。

图7是根据一示例性实施例示出的另一种指纹数据的采集装置的框图。如图7所示，在上述图6所示实施例的基础上，在一实施例中，第一指纹数据确定模块660包括：

第一数组确定子模块661，被配置为基于全部待采集点对应的全部距离差值，确定第一数组；所述第一数组中的每一个元素对应一个距离差值；

第二数组确定子模块662，被配置为对所述第一数组确定子模块确定的所述第一数组中的每一个元素进行归一化处理，得到第二数组，所述第二数组中每一个元素的大小位于预设范围内；

第三数组确定子模块663，被配置为将所述第二数组确定子模块确定的所述第二数组中的全部元素进行二值化处理，得到第三数组；

第一指纹数据确定子模块664，被配置为基于所述第三数组确定子模块确定的所述第三数组确定指纹数据。

图8是根据一示例性实施例示出的再一种指纹数据的采集装置的框图。如图8所示，在上述图7所示实施例的基础上，在一实施例中，第一指纹数据确定子模块664包括：

异常元素确定子模块6641，被配置为确定所述第三数组确定子模块确定的所述第三数组中是否存在异常元素；所述异常元素为所述第三数组中非连续的数据；

第二指纹数据确定子模块6642，被配置为若存在异常元素，替换所述第三数组确定子模块确定的所述第三数组中的所述异常元素，得到指纹数据；

第三指纹数据确定子模块6643，被配置为若不存在异常元素，将所述第三数组确定子模块确定的所述第三数组中的元素确定为所述指纹数据。

图9是根据一示例性实施例示出的再一种指纹数据的采集装置的框图。如图9所示，在上述图6所示实施例的基础上，在一实施例中，距离差值确定模块650包括：

第三距离确定子模块651，被配置为基于所述第一距离确定模块确定的所述第一距离以及所述第一方向与所述第二方向之间的夹角确定第三距离；所述第三距离为所述超声波收发模块在所述第二方向上到所述指纹上待采集点的参考距离；

距离差值确定子模块652，被配置为基于所述第二距离确定模块确定的所述第二距离以及所述第三距离确定子模块确定的所述第三距离确定与所述指纹上待采集点对应的距离差值。

上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本公开方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

图10是根据一示例性实施例示出的一种适用于指纹数据的采集装置的框图。例如，装置1000可以是移动设备(例如：智能手机、平板电脑等)。

参照图10，装置1000可以包括以下一个或多个组件：处理组件1002，存储器1004，电源组件1006，多媒体组件1008，音频组件1010，输入/输出(I/O)的接口1012，传感器组件1014，以及通信组件1016。

处理组件1002通常控制装置1000的整体操作，诸如与显示，语音播放，数据通信和记录操作相关联的操作。处理元件1002可以包括一个或多个处理器1020来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件1002可以包括一个或多个模块，便于处理组件1002和其他组件之间的交互。例如，处理部件1002可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件1008和处理组件1002之间的交互。

存储器1004被配置为存储各种类型的数据以支持在设备1000的操作。这些数据的示例包括用于在装置1000上操作的任何应用程序或方法的指令，消息，图片等。存储器1004可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

电源组件1006为装置1000的各种组件提供电力。电力组件1006可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为装置1000生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件1008包括在装置1000和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。

音频组件1010被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件1010包括一个麦克风(MIC)，当装置1000处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器1004或经由通信组件1016发送。在一些实施例中，音频组件1010还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

I/O接口1012为处理组件1002和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。

传感器组件1014包括一个或多个传感器，用于为装置1000提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件1014可以检测到设备1000的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如组件为装置1000的显示器和小键盘，传感器组件1014还可以检测装置1000或装置1000一个组件的位置改变，用户与装置1000接触的存在或不存在，装置1000方位或加速/减速和装置1000的温度变化。传感器组件1014可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件1014还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件1014还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，距离感应器，压力传感器或温度传感器。

通信组件1016被配置为便于装置1000和其他设备之间有线或无线方式的通信。装置1000可以接入基于通信标准的无线网络，如WIFI，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信部件1016经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，通信部件1016还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。

在示例性实施例中，装置1000可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行以下方法：

确定发射超声波的第一时间点与接收所述超声波在第一方向上由于手指遮挡返回的超声波回波的第二时间点之间的第一时间间隔；其中，所述第一方向为超声波收发模块垂直于显示屏的方向；

基于所述第一时间间隔确定所述超声波收发模块在所述第一方向上到手指的第一距离；

确定所述第一时间点与接收所述超声波在第二方向上由于手指遮挡返回的超声波回波的第三时间点之间的第二时间间隔；其中，所述第二方向为指纹上待采集点与所述超声波收发模块所在的方向；

基于所述第二时间间隔确定所述超声波收发模块在所述第二方向上到手指的第二距离；

基于所述第一距离、所述第一方向与所述第二方向之间的夹角以及所述第二距离确定与所述指纹上待采集点对应的距离差值；

基于所述距离差值确定指纹数据。

在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器1004，上述指令可由装置1000的处理器1020执行以完成上述方法。例如，非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (7)

1.一种指纹数据的采集方法，其特征在于，应用于移动设备，所述移动设备包括设置在屏幕下方的超声波收发模块，所述方法包括：

确定发射超声波的第一时间点与接收所述超声波在第一方向上由于手指遮挡返回的超声波回波的第二时间点之间的第一时间间隔；其中，所述第一方向为超声波收发模块垂直于显示屏的方向；

基于所述第一时间间隔确定所述超声波收发模块在所述第一方向上到手指的第一距离；

确定所述第一时间点与接收所述超声波在第二方向上由于手指遮挡返回的超声波回波的第三时间点之间的第二时间间隔；其中，所述第二方向为指纹上待采集点与所述超声波收发模块所在的方向；

基于所述第二时间间隔确定所述超声波收发模块在所述第二方向上到手指的第二距离；

基于所述第一距离、所述第一方向与所述第二方向之间的夹角以及所述第二距离确定与所述指纹上待采集点对应的距离差值；

基于所述距离差值确定指纹数据；

所述基于所述第一距离、所述第一方向与所述第二方向之间的夹角以及所述第二距离确定与所述指纹上待采集点对应的距离差值，包括：

基于所述第一距离以及所述第一方向与所述第二方向之间的夹角确定第三距离；所述第三距离为所述超声波收发模块在所述第二方向上到参考面的参考距离，所述参考面为垂直于第一方向且距离所述超声波收发模块距离为第一距离的平面；

基于所述第二距离以及所述第三距离确定与所述指纹上待采集点对应的距离差值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述距离差值确定指纹数据包括：

基于全部待采集点对应的全部距离差值，确定第一数组；所述第一数组中的每一个元素对应一个距离差值；

对所述第一数组中的每一个元素进行归一化处理，得到第二数组，所述第二数组中每一个元素的大小位于预设范围内；

将所述第二数组中的全部元素进行二值化处理，得到第三数组；

基于所述第三数组确定指纹数据。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述第三数组确定指纹数据包括：

确定所述第三数组中是否存在异常元素；所述异常元素为所述第三数组中非连续的数据；

若存在异常元素，替换所述第三数组中的所述异常元素，得到指纹数据；

若不存在异常元素，将所述第三数组中的元素确定为所述指纹数据。

4.一种指纹数据的采集装置，其特征在于，应用于移动设备，所述移动设备包括设于屏幕下方的超声波收发模块，所述装置包括：

第一时间间隔确定模块，被配置为确定发射超声波的第一时间点与接收所述超声波在第一方向上由于手指遮挡返回的超声波回波的第二时间点之间的第一时间间隔；其中，所述第一方向为超声波收发模块垂直于显示屏的方向；

第一距离确定模块，被配置为基于所述第一时间间隔确定模块确定的所述第一时间间隔确定所述超声波收发模块在所述第一方向上到手指的第一距离；

第二时间间隔确定模块，被配置为确定所述第一时间点与接收所述超声波在第二方向上由于手指遮挡返回的超声波回波的第三时间点之间的第二时间间隔；其中，所述第二方向为指纹上待采集点与所述超声波收发模块所在的方向；

第二距离确定模块，被配置为基于所述第二时间间隔确定模块确定的所述第二时间间隔确定所述超声波收发模块在所述第二方向上到手指的第二距离；

距离差值确定模块，被配置为基于所述第一距离确定模块确定的所述第一距离、所述第一方向与所述第二方向之间的夹角以及所述第二距离确定模块确定的所述第二距离确定与所述指纹上待采集点对应的距离差值；

第一指纹数据确定模块，被配置为基于所述距离差值确定模块确定的所述距离差值确定指纹数据；

所述距离差值确定模块包括：

第三距离确定子模块，被配置为基于所述第一距离确定模块确定的所述第一距离以及所述第一方向与所述第二方向之间的夹角确定第三距离；所述第三距离为所述超声波收发模块在所述第二方向上到参考面的参考距离，所述参考面为垂直于第一方向且距离所述超声波收发模块距离为第一距离的平面；

距离差值确定子模块，被配置为基于所述第二距离确定模块确定的所述第二距离以及所述第三距离确定子模块确定的所述第三距离确定与所述指纹上待采集点对应的距离差值。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一指纹数据确定模块包括：

第一数组确定子模块，被配置为基于全部待采集点对应的全部距离差值，确定第一数组；所述第一数组中的每一个元素对应一个距离差值；

第二数组确定子模块，被配置为对所述第一数组确定子模块确定的所述第一数组中的每一个元素进行归一化处理，得到第二数组，所述第二数组中每一个元素的大小位于预设范围内；

第三数组确定子模块，被配置为将所述第二数组确定子模块确定的所述第二数组中的全部元素进行二值化处理，得到第三数组；

第一指纹数据确定子模块，被配置为基于所述第三数组确定子模块确定的所述第三数组确定指纹数据。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一指纹数据确定子模块包括：

异常元素确定子模块，被配置为确定所述第三数组确定子模块确定的所述第三数组中是否存在异常元素；所述异常元素为所述第三数组中非连续的数据；

第二指纹数据确定子模块，被配置为若存在异常元素，替换所述第三数组确定子模块确定的所述第三数组中的所述异常元素，得到指纹数据；

第三指纹数据确定子模块，被配置为若不存在异常元素，将所述第三数组确定子模块确定的所述第三数组中的元素确定为所述指纹数据。

7.一种指纹数据的采集装置，其特征在于，所述装置包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为执行权利要求1至3任一项所述的方法。

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